Guía de uso - Relatividad Especial - Relatividad General - Visión histórica - Multimedia
RELATIVIDAD ESPECIAL
CHARLA
I - CHARLA
II - SECCIONES - ANEXOS
CHARLA
I: Objetivos generales
y específicos
La
Relatividad especial es una teoría desarrollada por Einstein
en 1905 que trata de las leyes relativas al espacio y el tiempo
en ausencia de la gravedad y de la relación entre masa y
energía
OBJETIVOS
GENERALES
Con
esta charla pretendemos que el alumno reflexione sobre algunos conceptos
de Relatividad Especial.
- Que el alumno
aprenda que aunque la realidad es compleja un análisis
profundo de la misma nos ayuda a comprenderla mejor.
- Que
los alumnos extiendan esta experiencia a su vida diaria y aprendan
a valorar y respetar otros puntos de vista.
- Que los alumnos
conozcan que la Relatividad Especial se fundamenta en:
- La velocidad
de la luz "c" es constante para todos los observadores.
- Todos
los observadores que no están acelerados son "equivalentes"
(Principio de Relatividad)
Y que tiene
como consecuencia que ningún
objeto puede viajar a una velocidad mayor que la de la luz.
Conocimientos
previos
- La
Tierra se mueve en el espacio.
- Concepto
de velocidad:
Relación entre velocidad "v", espacio recorrido "s"
y tiempo transcurrido "t": v=s/t
- Los alumnos
deben distinguir entre movimiento acelerado y no acelerado.
- Teorema
de Pitágoras
No es imprescindible para entender la charla, aunque sí
para profundizar en las secciones.
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Objetivos
específicos por diapositiva
INTRODUCCIÓN
- Diapositiva 1
Animación lúdica: Una visión
artística de los puntos de vista.
CURIOSIDADES
DE LA LUZ - Diapositivas 2 a 4
Objetivos específicos:
Motivar
a los alumnos para que se interesen por las propiedades de la luz y
la Teoría de la Relatividad.
Que
los alumnos conozcan que:
- La velocidad de la luz en el vacío es de 300.000 km/s y se
representa con la letra c.
- La velocidad de la luz es la misma para todos los observadores.
- En nuestro universo existe un límite
de velocidad que es de 300.000 km/s.
Ejemplos:
Para que tengan una idea de lo que es la velocidad de
la luz, podemos decirles que de la Luna hasta la Tierra la luz tardaría
poco más de un segundo.
Distancia media de la Tierra a la Luna: 384.400 km (en
el dibujo hemos redondeado bastante pero ha sido con la intención
de que el alumno se haga una idea de lo que es un segundo luz).
Newton,
Einsten y la suma de velocidades
En la mecánica de Newton, la velocidad no tenía límite.
Las velocidades se sumaban sin problema: 30 km/s + 100 km/s = 130 km/s
para Newton 300.000 km/s + 300.000 km/s = 600.000km/s
En la Teoría de la Relatividad hay también una ley de adición
de velocidades, pero no es una suma directa y el resultado nunca supera
los 300.000 km/s
PUNTOS
DE VISTA Y ESPACIO - Diapositivas 5 a 16
Objetivos
específicos:
- Que
el alumno entienda y use el término punto de vista* en su aspecto
general y en el aspecto concreto de posición espacio-temporal.
-
Que el alumno aprecie que ver la realidad desde diferentes puntos de
vista nos ayuda a comprenderla mejor.
- Que
el alumno conozca y utilice el término "observador" en nuestro
contexto, como persona real o hipotética que mide propiedades
en el espacio-tiempo.
- Que
el alumno conozca que una "trayectoria" es una curva a lo
largo de la cual se mueve un cuerpo. Y que según palabras del
mismo Einstein "..en rigor no existe una trayectoria, sino
sólo una trayectoria con relación a un cuerpo de referencia
determinado." *
- Que el alumno conozca
que las trayectorias que describen los cuerpos dependen de los puntos
de vista.
(*) En Física, a los
puntos de vista se les llama "sistemas de referencia".
Secciones
relacionadas:
PUNTOS
DE VISTA Y TIEMPO - Diapositivas 17 a 21
Objetivos
específicos:
Que los alumnos
acepten que nuestra concepción del tiempo es relativa.
Desarrollo:
"Mira el dibujo y responde"
Secciones
relacionadas:
PUNTOS
DE VISTA Y VELOCIDAD CONSTANTE
- Diapositivas 22
Objetivos
específicos:
- Que
los alumnos distingan que en los ejemplos vistos hasta ahora los observadores
tenían un movimiento no acelerado, es decir, se desplazaban a
velocidad constante.
- Que los alumnos
conozcan que a los observadores con movimiento no acelerado (velocidad
constante) se les llama "inerciales".
- Que
los alumnos conozcan el significado del término: Principio
de Relatividad
PUNTOS
DE VISTA Y ACELERACIÓN - Diapositiva
23 a 25
Objetivos
específicos:
- Que los alumnos
distingan la diferencia del efecto de la dilatación del tiempo
en observadores acelerados y no acelerados:
-
Que los alumnos tengan una idea del efecto de la dilatación
del tiempo para velocidades bajas comparadas con la de la luz (viaje
en avión).
- Que los alumnos
tengan una idea del efecto de la dilatación del tiempo para velocidades
cercanas a la de la luz (paradoja de los gemelos).
VIAJES
AL FUTURO - Diapositiva 26 a 27
Objetivos
específicos:
- Que los alumnos
comprendan que viajar al futuro es fácil, que lo hacemos cada
día.
- Que los alumnos
comprendan que, al menos en teoría, las naves espaciales nos
permiten viajar al futuro sin envejecer tanto.
- Que los alumnos
conozcan el caso del muón, como un ejemplo de viaje al futuro,
y sepan argumentarlo.
Sección
relacionada:
Viajes
al futuro
CONTRACCIÓN
DEL ESPACIO - Diapositiva 28
Objetivos
específicos:
- Que los alumnos
comprendan que la contracción del espacio está relacionada
con la velocidad del observador (al igual que sucedía con la
dilatación temporal).
- Que los alumnos
sepan argumentar cómo, para el muón viajero, el espacio
se contrae.
Sección
relacionada:
Contracción del espacio.
RELACIÓN
ENTRE LA ENERGÍA Y LA MASA - Diapositiva
29 a 30
Objetivos
específicos:
- Que los alumnos
conozcan que la Teoría de la Relatividad Especial relaciona la
masa y la energía mediante la fórmula
- Que los alumnos
reconozcan que este descubrimiento tuvo mucha importancia social.
- Que los alumnos
reflexionen sobre la relación entre la ciencia y política.
DISCUSIONES
SOBRE EL LÍMITE DE LA VELOCIDAD
- Diapositiva 31 a 32
Objetivos
específicos:
- Que los alumnos
expongan argumentos a favor del límite de velocidad de la luz.
- Que los alumnos
conozcan que, a pesar de todo, algunos científicos buscan taquiones.
Sección
relacionada: Velocidades ‘superlumínicas’
TERMINOLOGÍA
Los alumnos de Secundaria necesitarán que se les
aclaren los siguientes términos:
- segundo luz = 300.000 km = distancia recorrida por la
luz en un segundo (año luz: distancia que recorre la
luz en un año).
- fotón: partícula de la luz.
-
microsegundo = 1/1.000.000 segundo
(*)
Sobre la Teoría de la Relatividad Especial y General (página
19). Albert Einstein.
Editorial DEBATE
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